基于灰色关联分析的安顺市城市生态系统健康评价

王 钉，王典雪，潘新台，史文涛

（1.安顺学院 资源与环境工程学院，贵州 安顺 561000；2.安顺学院 经济与管理学院，贵州 安顺 561000；3.遵义师范学院，贵州 遵义 563002）

随着经济的不断发展，人们对环境问题越来越重视，城市生态系统的研究在生态研究中的地位也显得越发重要。城市生态系统健康的含义、评判因子及评价指标体系的建立和方法也显得多种多样。目前针对生态系统价值研究较多，对城市生态系统的健康和其健康评价方面目前并未有较深入的研究[1]。对于城市生态系统健康评价的规范和标准目前也无统一的认定，通常认为：城市生态系为复合的生态系统，由自然、经济、社会等多方面组成，并且其系统内物质循环和能量流动未受侵害，主要存在于生产生活和周围环境之间，同时大环境内部的关键生态组成部分和有机组织被保护完好并不受外部疾病干扰，使得其能保持弹性和稳定性，长期在突发的自然或人为扰动的情况下，在其环境承载力范围之内[2]。目前，综合评价方法，模糊数学模型评价，符合评价等方法在评价城市生态系统健康方面应用较多[3]。

1 基础资料和生态系统健康评价研究

1.1 安顺市城市区域概况

安顺市位于贵州中西部区域，作为西南地区重要的分水岭地带，生态系统的健康稳定意义重大。当前全市国土面积9 267 km2，常住人口260.73万。以安顺市2011～2016年的相关指标数据作为支撑，以安顺市城市生态系统健康评价作为研究的对象，通过灰色关联分析，对比每年的城市生态系统健康的现状，以此来系统地测评安顺市整个城市生态系统健康程度。

1.2 数据处理与分析

研究数据主要来自2011～2016年的安顺市统计年鉴、贵州省统计年鉴、安顺市环境质量报告书、安顺市国民经济和社会发展统计公报以及安顺市水资源公报等。

1.3 灰色关联分析理论

灰色关联分析在灰色系统理论的范畴之内，灰色关联分析的出发点在于用图形的方式来表示数据序列曲线的几何形状，然后再根据其相似程度来判断不同序列之间的联系紧密情况，其数学意义在于，参考序列曲线的几何形状越相似，表示其变化的趋向越接近，其关联度则趋大；否则，其关联度就趋小。城市生态系统的特性决定了它所需求的大部分能量和物质，都需要从其他的子生态系统人为地进行输入。其内部各个要素之间也存在着相互磨合、相互促进的关系，也经历由黑色到灰色的过程[4-5]。所以，可以运用灰色关联分析方法来一定程度上评价相关城市区域的生态系统健康，以作为城市生态建设和健康发展的重要参考。

1.4 灰色关联分析指标选取

高度复杂性和综合性的城市生态系统的特征，结合安顺市城市生态建设现状，参考其他研究成果的基础上，选取功能结构、内部变迁、可持续发展等要素评价城市生态系统健康状况。这些指标基本能够反映安顺城市生态系统健康的具体情况。

1.5 指标权重确定及指标体系确定

在确定安顺市城市生态系统健康标准时，由于目前并无统一的标准，依据生态环境部对健康城市的要求和生态环境部对健康城市建设的标准来确定，将城市生态系统健康分为优良、健康、亚健康、非健康、疾病5个等级。使用层次分析法确定各个指标权重，将所有的评价指标当作数列，并视为比较数列，将指标数据列中数据进行归一化处理，按照灰色关联法进行计算，得到城市生态系统健康各标准序列的关联度。安顺市2011～2016年各评价指标的现状值依据灰色关联分析计算公式，并求得安顺市2011～2016年城市生态系统健康评价指标体系中各评价指标的权重值。各指标具体分级情况如表1所示。

1.6 灰色关联分析计算模型矩阵的设计及计算

关联程度，从图形上来看，表示的是参考的曲线之间，其几何形状的差别程度有多大。主要的步骤在于首先确定比较对象或者评价对象和参考的数列，并需要对于数据做出标准化的处理，其次在于确定每个参考指标的权重，通过层次分析法予以确定，再通过计算关联系数ξ（Xi）计算公式予以计算：

其中：ρ为分辨系数，取值范围在0～1，取0.5。然后再根据评价模型得到每个年份的关联度，即可确定每一个年份所属的安全等级。

2 安顺市城市生态系统健康评价

将安顺市的各项指标数据进行分析，得到安顺市城市生态系统健康各评价指标的关联度，并得出在研究期间内安顺市生态系统健康的关联度，计算结果如表2所示。

表2 安顺市城市生态系统健康关联度计算结果

从表2可以得出，在2011～2016年中，安顺市的城市生态系统健康关联度是随着年份的增加而逐步增强的。城市生态系统作为较为典型的灰色系统，安顺市城市生态系统健康受影响的因素较多，各评价指标均有影响，如何利用各评价指标现状值，以准确评价城市生态系统的健康是值得研究的内容。在城市建设和城市发展过程中，依然需要调整产业结构与优化经济增长方式，加强对水资源与水环境的保护，完善公共基础设施建设，进行有序化的城市功能组织系统建设，来确保安顺市城市生态系统向着健康的方向发展。